电子秤课程设计--实用电子称

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1、实用电子称 摘摘 要要 该系统是以单片机 AT89S52 为控制核心，实现电子秤的基本控制功能。系统的硬件 部分包括最小系统板、数据采集、人机交互界面三大部分。最小系统部分主要是扩展了 外部数据存储器，数据采集部分由压力传感器、信号的前级处理和 A/D 转换部分组成。 人机界面部分为键盘输入和 12864 点阵式液晶显示， 可以直观的显示中文， 使用方便。 软件部分应用单片机 C 语言实现了本设计的全部控制功能，包括基本的称重功能、 累计计费功能、去皮功能以及显示购物清单的功能，可以设定 10 种商品的单价，由于 系统资源丰富，还可以方便的扩展其应用。 1 1 设计任务 设计一个实用电子称电路

2、。 1 基本要求 用仿真软件对电路进行验证，使其满足以下要求： 1) 能用简易键盘设置单价，对采集到的代表重量的信号能同时显示重量、金额和 单价； 2) 重量显示的单位为公斤，最大称重为 9.999 公斤； 3) 单价和总价的单位为元，最大金额数值为 9999.99 元 4) 具有去皮功能和总额累加计算功能。 5) 自拟 10 种商品名称，能显示购物清单，清单内容包括：商品名称，数量，单 价，金额，本次购物总金额、购货日期、收银员编号和售货单位名称，具有中文显示功 能； 2 2 方案设计方案设计 2.1 设计思路设计思路 根据设计要求，首先要实现电子秤的称重基本功能，需要通过重量传感器采集到的

3、 重量信号，经处理后由模数转换转换成数字量，因此每一数字量就对应着一个物体的重 量（在一定精度范围内） ，所以只要将转换的数字量与物体重量建立映射的关系即可完 成称重的要求。而其他功能这可通过程序运算来实现。 总体方案框图设计如下： 2 重量传感器信号处理 A/ D 转 换 单 片 机 键盘输入 LCD输出 2.22.2 设计方案设计方案 2.2.1.控制器部分控制器部分 该系统基于 51 系列单片机来实现，选择了 AT89S52 通用的比较普通单片机来实现 系统设计，其内部带有 8KB 的程序存储器，可以满足系统设计需求。 2.2.2 数据采集部分数据采集部分 1） 传感器 要求称重范围 9

4、.999Kg ，考虑到秤台自重、振动和冲击分量，还要避免超重损坏 传感器，所以传感器量程必须大于额定称重9.999Kg 。我们选择的是 L-PSIII 型传感 器，量程 20Kg，精度为%01.0，满量程时误差0.002Kg。可以满足本系统的精度要求。 其原理如下图所示： 称重传感器主要由弹性体、电阻应变片电缆线等组成，内部线路采用惠更斯电桥， 当弹性体承受载荷产生变形时，输出信号电压可由下式给出： 2） 前级放大器设计 由于传感器输出的信号比较微弱， 必须通过一个放大器对其进行放大， 才能满足 A/D 转换器对输入信号电平的要求。压力传感器输出的电压信号为毫伏级， 通过综合考虑 我们采用专用

5、仪表放大器芯片，如：INA121， INA126 等。 3 此类芯片内部采用差动输入，共模抑制比高、差模输入阻抗大、增益高、线性度好， 并且外部接口电路简单。 以 INA126 为例，引脚电路如下图所示： 其放大器增益 G R K G 80 5，通过改变 G R的大小来改变放大器的增益。 3总体工作电路原理图 2.2.3 A/D 转换器转换器 由上面对传感器量程和精度的分析可知： A/D 转换器误差应在%03.0以下。 12 位 A/D 精度： 10Kg/4096=2.44g 14 位 A/D 精度： 10Kg/16384=0.61g 考虑到其他部分所带来的干扰 ,12 位 A/D 无法满足系

6、统精度要求。 所以我们需要 选择 14 位或者精度更高的 A/D 。 4 方案一、逐次逼近型 A/D 转换器，如： ADS7805 、 ADS7804 等。 逐次逼近型 A/D 转换，一般具有采样/保持功能。采样频率高，功耗比较低，是理 想的高速、高精度、省电型 A/D 转换器件。高精度逐次逼近型 A/D 转换器一般都带 有内部基准源和内部时钟，基于 89C52 构成的系统设计时仅需要外接几个电阻、电容。 但考虑到所转换的信号为一慢变信号，逐次逼近型 A/D 转换器的快速的优点不能 很好的发挥，且根据系统的要求，14 位 AD 足以满足精度要求，太高的精度就反而浪 费了系统资源。所以此方案并不是理想的选择。 方案二、双积分型 A/D 转换器：如：ICL7109、ICL7135 等。 双积分型 A/D 转换器精度高， 但速度较慢 ( 如： ICL7135 ), 具有精确的差分输入， 输入阻抗高（大于M 3 10） ，可自动调零，超量程信号，全部输出于 TTL 电平兼容。 双积分型 A/D 转换器具有很强的抗干扰能力。对正负对称的工频干